山东昊运重工机械有限公司
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1、概述煤炭自采掘至燃烧整个过程中，由于机械作用产生大量的粉尘，对工作环境造成严重污染，对工人的人身健康构成很大的影响，同时由于煤炭粉尘的可爆性，对环境安全也构成极大的威胁
1、概述
煤炭自采掘至燃烧整个过程中，由于机械作用产生大量的粉尘，对工作环境造成严重污染，对工人的人身健康构成很大的影响，同时由于煤炭粉尘的可爆性，对环境安全也构成极大的威胁。长期以来为了减少污染、保障安全，人们采取了喷水、喷雾降尘、动力除尘等措施，但由于设备本身存在的问题不能很好地解决这一难题。利用传统技术理论开发新的技术，建立新的理论制造新设备，满足生产条件，是改善工作环境的必然需要。根据现有的国内外技术理论，运用流体力学、空气动力学、气液传质等理论，结合工作现场条件及工况，开发一种体积小、功率大、净化效率高、运行稳定的除尘风机，集空气动力、收集净化粉尘、气液混合与分离于一体，使之能适应机载或独立工作，综合指标达到或超过水平。可用于煤矿井下综掘、采煤界面，亦可用于煤矿洗选煤系统。
2、净化机理
洗气机是一种以洗涤液为介质，在机械力的作用下将洗涤液雾化成为细微小液滴颗粒，通过一定速度的撞击或乳化剂的作用与粉尘粒子结合，达到净化的目的。
矿用湿式除尘洗气机是由主机、水系统、电控系统等部分组成。本除尘洗气机净化机理，等效或高于文丘里洗涤器，它是通过叶轮旋转形成叶片与气流的高速相对运动使粉尘气体与洗涤液混合，并在混合过程发生一系列的、复杂的物理作用，使空气中的有害粒子与洗涤液结合达到净化目的。洗涤液完成混合洗涤作用后与空气同时进入脱水部分，经脱水分离，净化后的气体直接排入大气，分离后的洗涤液流回沉淀池，经沉淀或过滤后被重新循环利用，污泥浆定期排出。
本产品突破传统的概念，做到了效率的模块化、气体压力流量的非线性选择，基本达到了亚，并且能耗、投资最小、适应性（高温、高湿、粘性、防爆）。另外，本产品可配备变频器使用，节能可达30-40%以上。
3、特点
1）集通风、净化于一体，净化效率达99%以上。
2）适用范围广，除可适用于物料粉碎、筛分、输送、装卸料等场所的粉尘污染治理，还可用于高温、高湿、高粘等布袋、静电不能适应的场所。
3）系统结构设计合理，在装配上应用了很多噪声与振动控制技术，设备噪声振动小。
4）安装变频器调整不同状态下的负荷，可使能耗大幅度降低，性能参数表中的风压、风量非满负荷时的参数，在变频器的配合下还有30～40%的上下调整余地。
5）用于净化介质的洗涤液循环使用，煤泥沉淀物等有价值的物质可回收利用。
6）结构紧凑、占用空间小、重量轻，安装时根据现场情况可免去基础工程，便于安装调试。
7）为了保证设备稳定有效运行，延长设备的使用寿命，本系统运行时必须保持有水，设计了水泵与洗气机联动控制，水泵停止供水洗气机停止运行。
4、叶轮设计
根据金属切削原理，可把叶片看做风刀，迎风的边叫刀刃，相反的边叫刀背，与动力相连的边叫刀把（或刀根），相反的边叫刀头（如图所示）。
在此基础上，运用金属切削原理和结构力学，设计出了一种新型叶轮——径混（径斜）式叶轮（如下图）。
叶轮后盘为锥形，其作用是：(a).可使叶轮重心接近电机转子中心，这样可改变电机两轴承的受力状况；(b).可减少后盘的厚度，结构强度增加，可以减轻叶轮重量；(c).离心风机的叶轮使气流由轴向流动经过减速旋转，变为径向运动，由于这一变化，造成耗能较大，而后盘为锥形的叶轮气流方向沿轴向及径向有所偏斜，所以耗能较小；(d).由于气流经过叶片时是一种合成运动，因此气流离开叶轮不是水平的径向运动，而是沿叶轮后盘450角方向的运动（见流场图）。
叶轮的进口直径与叶轮直径的比值较大，可达到0.8D、0.9D以上，这样可加大进风面积，而使阻力减小。
叶片的进风边a与出风边b的直线与进风边的圆0.8D、0.9D相切，这样更符合空气动力学原理，叶型的制造加工工艺简单，降低成本。（如图）。
叶片a-b的力学特点是运动时产生两个分力，一个切向、一个径向，产生切线方向的力是沿a-b方向逐渐加大，而径向力是由到a-b逐渐变小。由此可分析出切向力很小，所以使气流旋转的力也很小，消耗的能量也就比较少。
如上图所示，由于叶片进口与进口的回转的圆相切于A点，所以，流体一方面随叶轮作圆周牵连运动，其圆周速U1；另一方面又沿叶片方向作相对运动，其相对速度W1，由于它们作用的方向相反并在同一条直线上，所以流体在进口处的速V1是U1和W1的矢量和等于零。由于叶片出口与出口的回转圆相交于B点，流体一方面随叶轮作圆周牵连运动，其圆周速度U2，另一方面又沿叶片方向作相对运动，其相对速度为W2，在出口处的速度V2应为U2和W2两者之矢量和。
叶片的设计通过理论和实践证明，机翼型并不适合于风机叶片，所以把它设计成单板带刃的叶片，使叶片阻力很小。本方案采用平单板做叶片，这样做加工工艺简单、重量小、节省起动电能（如图）。
5、脱水结构设计
脱水结构是将洗涤液与空气的混合体在经旋流片重新在离心力的条件下汇聚，在重力、离心力及空气压力的作用下沿一定轨迹向除尘风机体外排出，因此，对于排出结构的设计应限度的保证排出通畅有效。（如图）
6、同类产品性能比较
除尘器 名称 | 效率 | 系统阻力 (Pa) | 体积 (m3) | 维修量 | 适应性 | 投资 | 能耗 (kw) | 配风机 |
布袋 | 高 | 中 | 中 | 大 | 差 | 中 | 中上 | 需 |
静电 | 高 | 小 | 大 | 大 | 差 | 大 | 中 | 需 |
文丘里 | 高 | 大 | 中下 | 大 | 好 | 中 | 高 | 需 |
洗气机 | 高 | 无 | 小 | 小 | 好 | 小 | 低 | 无 |
7、洗气机技术总结
在煤炭或其它矿业自采掘至燃烧冶炼等输送加工过程从始至终存在粉尘污染问题，而针对此类污染的净化设备又多为传统设备，而这些传统设备普遍存在投资大、设备庞大、适应性差、性能不稳定、能耗大等不足之处。针对此问题，本公司开发出的洗气机除尘新技术，以全新的理念解决了上述传统除尘设备存在的问题，同时也对净化机理做出了新的阐述。本设备充分利用和开发了风机自身的性能，是风机应用领域的重大创新，该项技术构思新颖，总体技术达到国内水平。
除尘洗气机采用原理的除尘技术，对于污染源的适应性及运行的稳定性，通过实践证明其具有很强的优越性，尤其在温度、湿度、粘度、易燃、易爆等工况时比静电和袋式更能满足要求；在稳定性方面也具有很强的优势，它不因负荷的变化而影响效率，在阻力、效率等参数上不产生周期性变化。
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